高中物理 第十七章 第四、五節(jié) 概率波和不確定關(guān)系學(xué)案 新人教版選修3-5

第十七章 波粒二象性 概率波和不確定關(guān)系【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1了解概率波的概念，體會微觀粒子波粒二象性模型的建立過程。2初步了解不確定關(guān)系的內(nèi)容，了解模型在物理學(xué)發(fā)展中的重要作用及其局限性。【重點(diǎn)難點(diǎn)】1通過光的干涉、衍射現(xiàn)象的認(rèn)識理解光波以及物質(zhì)波是一種概率波。2概率波的本質(zhì)含義。【課前預(yù)習(xí)】1概率波（1）經(jīng)典物理學(xué)中粒子運(yùn)動的基本特征：任意時(shí)刻有確定的_和_以及有確定的_。（2）經(jīng)典的波的特征：具有_和_，也就是具有時(shí)空的_。（3）從概率波的角度看，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，單個(gè)光子通過雙縫到屏上的落點(diǎn)無法預(yù)測，體現(xiàn)了單個(gè)光子運(yùn)動的不確定性，而大量光子通過狹縫后呈現(xiàn)出干涉條紋，體現(xiàn)出大量光子的運(yùn)動受波動規(guī)律的支配，亮紋處表示光子在這些區(qū)域出現(xiàn)的概率大，暗紋處表示光子在這些區(qū)域出現(xiàn)的概率小，因此光波是一種概率波。2不確定關(guān)系（1）微觀粒子不可能同時(shí)具有_的位置和動量。粒子位置的不確定量越_，動量的不確定量就越大，反之亦然。（2）不確定關(guān)系式表明：微觀粒子的坐標(biāo)和動量不能同時(shí)測準(zhǔn)，它本質(zhì)上是微觀粒子具有波粒二象性的必然反映?！绢A(yù)習(xí)檢測】1關(guān)于物質(zhì)波，下列認(rèn)識錯(cuò)誤的是（ ）A任何運(yùn)動的物體都伴隨著一種波，這種波叫物質(zhì)波BX射線的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的C電子的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的D運(yùn)動的質(zhì)子盡管具有波動性，但它不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象2光通過單縫所發(fā)生的現(xiàn)象，用位置和動量的不確定關(guān)系的觀點(diǎn)加以解釋，正確的是（ ）A單縫寬，光沿直線傳播，這是因?yàn)閱慰p寬，位置不確定量大，動量不確定量小，可以忽略B當(dāng)能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象時(shí)，動量不確定量就不能忽略C單縫越窄，中央亮紋越寬，是因?yàn)槲恢貌淮_定量小，動量不確定量大的緣故D以上解釋都是不對的3經(jīng)150V電壓加速的電子束，沿同一方向射出，穿過鋁箔后射到其后的屏上，則（ ）A所有電子的運(yùn)動軌跡均相同B所有電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)均相同C電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)可用牛頓運(yùn)動定律確定D電子到達(dá)屏上的位置受波運(yùn)動規(guī)律支配，無法用確定的坐標(biāo)來描述它的位置參 考 答 案【課前預(yù)習(xí)】1.（1）位置，速度，軌道， （2）頻率，波長，周期性2（1）確定，小【預(yù)習(xí)檢測】1D， 2ABC， 3D堂中互動【典題探究】【例題1】在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的95%以上。假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過單縫，那么該光子（ ）。A一定落在中央亮紋處 B一定落在亮紋處C可能落在暗紋處D落在中央亮紋處的可能性最大解析根據(jù)光的概率波的概念，對于一個(gè)光子通過單縫落在何處，是不可確定的，但概率最大的是落在中央亮紋處，可達(dá)到95%以上。當(dāng)然也可落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，不過落在暗紋處的概率很小，故C、D正確。答案C、D【例題2】一顆質(zhì)量為10g的子彈，具有200m/s的速率，若其動量的不確定范圍為動量的0.01%，則該子彈位置的不確定范圍為多大？解析對子彈，利用不確定關(guān)系式：，得：代入數(shù)據(jù)得